聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段共缩合物的制作方法_3

文档序号:9871320阅读:来源:国知局
02-1.30摩尔、优选1.04-1.25摩尔、更优选1.045-1.22摩尔和最优选1.05-1.20摩尔的碳 酸二芳酯(一种或多种)。还可以使用上文提及的碳酸二芳酯的混合物,在这种情况下,每摩 尔二羟基芳基化合物的上述摩尔数值与碳酸二芳酯的混合物的总量相关。
[0059] 在制备聚碳酸酯的熔融酯交换法中使用的催化剂可以是在文献中已知的碱性催 化剂,例如碱金属和碱土金属的氢氧化物和氧化物和/或鑰盐,例如铵盐或鱗盐。优选在合 成中使用鑰盐,更优选鱗盐。这样的鱗盐是例如通式(3)的那些:
其中 R4 〃是相同或不同的任选取代的G-Ckj烷基、C6-C14芳基、C「C15芳基烷基或C 5-C6环烷 基,优选甲基或C6-C14芳基,更优选甲基或苯基,并且 是选自氢氧根、硫酸根、硫酸氢根、碳酸氢根、碳酸根、齒离子,优选氯离子、和具有 式-0R8的烷氧根或芳氧根的阴离子,其中R8是任选取代的C6-C 14芳基、C7-C15芳基烷基、C5-C6 环烷基或&-〇2〇烷基基团,优选苯基。
[0060] 特别优选的催化剂是四苯基氯化鱗、四苯基氢氧化鱗和四苯基鱗苯酚盐,非常特 别优选四苯基鱗苯酚盐。
[0061] 基于一摩尔的二羟基芳基化合物,优选按10-8-10-3摩尔的量,更优选按10-7-10- 4摩 尔的量使用所述催化剂。
[0062] 还可以选择性地使用助催化剂以提高缩聚的速率。
[0063] 这些可以例如为碱金属和碱土金属的碱性盐,例如锂、钠和钾的氢氧化物、任选取 代的Cl-Cl〇烧氧化物和C6-Cl4芳氧化物,优选钠的氢氧化物、任选取代的Cl-Cl〇烧氧化物和 c6-c14芳氧化物。优选氢氧化钠、苯酚钠或2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的二钠盐。
[0064] 如果碱金属或碱土金属离子以其盐的形式提供,则碱金属或碱土金属离子的量例 如通过原子吸收光谱测定为1-500 ppb,优选5-300 ppb,并且最优选5-200 ppb,基于待形 成的聚碳酸酯。但是,在根据本发明的方法的优选实施方案中,不使用碱金属盐。
[0065] 聚碳酸酯合成的实施可以是连续的或分批的。
[0066] 另外优选带有苯酚作为端基的聚碳酸酯(苯酚封端的聚碳酸酯)。
[0067] 在一个具体的实施方案中,使用具有0.01-0.40重量%和优选0.05-0.35重量%的水 含量的聚碳酸酯。
[0068] 所述硅氧烷组分的重均分子量优选为3000-20000 g/mol,通过凝胶渗透色谱法和 BPA(双酸A)标准物来测定,且特别优选3500-15000 g/mol。
[0069] 非常特别优选的是使用式(1)的羟基芳基封端的硅氧烷作为硅氧烷组分,其中R2 和R3基团都是甲基并且R1基团是氢,且P是〇。
[0070] 式(1)的硅氧烷可以通过包括使通式(4)的直链α,ω-双酰氧基-聚二烷基硅氧烷 与至少一种具有至少两个酚羟基基团的芳族化合物反应的步骤的方法来制备,其中通式 ⑷是
其中 RQ是芳基、Q-Ck)烷基或Q-Ckj烷基芳基, R2和R3相同或不同,并各自彼此独立地选自芳基、CrCn)烷基和CpCk)烷基芳基,优选R 2 和R3均为甲基,并且 η是1-500,优选10-400,特别优选10-100,最优选20-60的数值, 并且其中式(4)的化合物和芳族化合物以使得芳族化合物中的酚羟基基团与式(4)的 化合物中的酰氧基基团之比小于2.0的摩尔比进行反应。
[0071] 在一个特别优选的实施方案中,具有至少两个酚羟基的芳族化合物是双酚化合物 或其羟基官能低聚物。
[0072]式(1)的硅氧烷的制备优选在惰性溶剂中进行,所述惰性溶剂优选选自芳族烃类 (例如甲苯、二甲苯、氯苯等)和极性有机酸(例如乙酸和其它C3-C6有机羧酸)。该反应可以 在催化剂的存在下进行,所述催化剂优选选自有机酸的金属盐,例如乙酸钠或乙酸钾。还可 以使用本领域中对于催化的硅氧烷缩合反应而言已知的其它催化剂。
[0073]优选地,根据本发明的聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段共缩合物衍生自包含式(1)的硅氧 烷组分和聚碳酸酯并且以在每种情况下基于所使用的聚碳酸酯为0.5-50重量%、更优选1-40重量%、特别优选2-20%、最优选2.5-10重量%、且特别是2.5重量%-7.5重量%的量含有硅氧 烷组分的组合物。
[0074]优选地,根据本发明的聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段共缩合物可以通过在280°C-400 。(:、优选300°C_390°C、更优选320°C_380°C和最优选330°C_370°C的温度,以及0.001毫巴-50毫巴、优选0.005毫巴-40毫巴、特别优选0.02-30毫巴、和最优选0.03-5毫巴的压力下,优 选在催化剂的存在下使组分(A)与组分(B)以熔体形式反应来获得。
[0075]优选借助于催化剂使聚碳酸酯与硅氧烷反应。原则上也可以在无催化剂的情况下 进行反应,但在这种情况下,可能需要接受更高的温度和更长的停留时间。
[0076] 合适的催化剂是例如四烷基铵催化剂,如四甲基氢氧化铵、四甲基乙酸铵、四甲基 氟化铵、四甲基四苯基硼酸铵、二甲基二苯基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、十六烷基三甲基 四苯基硼酸铵和十六烷基三甲基铵苯酚盐。
[0077] 特别合适的催化剂是式(5)的?催化剂:
其中Ra、Rb、R。和Rd可为相同或不同的G-Ckj烷基、C 6-C14芳基、C7-C15芳基烷基或C5-C 6环 烷基,优选甲基或C6_C14芳基,更优选甲基或苯基,并且Γ可以是阴离子,例如氢氧根、硫酸 根、硫酸氢根、碳酸氢根、碳酸根或卤离子,优选氯离子或式-OP的烷氧根或芳氧根,其中R e 可以是C6_C14芳基、C7_C15芳基烷基或C 5_C6环烷基,优选苯基。
[0078] 特别优选的催化剂是四苯基氯化鱗、四苯基氢氧化鱗和四苯基鱗苯酚盐;非常特 别优选的是四苯基鱗苯酚盐。
[0079] 所述催化剂优选以基于整个组合物的0.0001 -1.0重量%、优选0.001 -0.5重量%、特 别优选0.005-0.3重量%、且最优选0.01-0.15重量%的量使用。
[0080] 催化剂可单独使用或作为催化剂混合物使用,并以物质形式或作为溶液(例如在 水中或在苯酚中(例如作为与苯酚的共晶体))加入。
[0081] 适合于制备根据本发明的共缩合物的催化剂是上文提到的那些,其或者通过含有 合适的聚碳酸酯(特别是上述本发明的聚碳酸酯)的母料引入到反应中,或者可以与所述母 料分开加入或除所述母料之外另外加入。
[0082] 所述催化剂可单独使用或以混合物形式使用,并以物质形式或作为溶液(例如在 水中或在苯酚中)加入。
[0083] 在一个优选的实施方案中,式(1)的硅氧烷和聚碳酸酯的反应在具有在3-7的范围 内的pKA值(25°C)的酸的至少一种有机盐或无机盐的存在下进行。合适的酸包括羧酸,优选 C2_C22羧酸,例如乙酸、丙酸、油酸、硬脂酸、月桂酸、苯甲酸、4-甲氧基苯甲酸、3-甲基苯甲 酸、4-叔丁基苯甲酸、对甲苯基乙酸、4-羟基苯甲酸和水杨酸;多元羧酸的偏酯,例如琥珀酸 的单酯;磷酸的偏酯,例如单或二有机磷酸酯;支链的脂族羧酸,例如2,2-二甲基丙酸、2,2-二甲基丁酸、2,2-二甲基戊酸和2-乙基己酸。
[0084] 优选除了式(5)的催化剂之外,还使用有机盐或无机盐;在该实施方案中,所述有 机盐或无机盐充当助催化剂。
[0085] 优选地,所述有机盐或无机盐选自碱金属盐、碱土金属盐、季铵盐和季鱗盐。有用 的季铵盐选自四(正丁基)铵、四苯基铵、四苄基铵和十六烷基三甲基铵盐。有用的季鱗盐选 自四(正丁基)鱗、四苯基鱗、四苄基鱗和十六烷基三甲基鱗盐。尤其优选的是碱金属盐和碱 土金属盐。
[0086] 有用的有机盐和无机盐为或衍生自碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸 钾、碳酸锂、乙酸钠、乙酸钾、乙酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸锂、油酸钠、油酸锂、油酸 钾、苯甲酸钠、苯甲酸钾、苯甲酸锂、双酚A的二钠盐、二钾盐和二锂盐。此外,所述盐可以包 括碳酸氢钙、碳酸氢钡、碳酸氢镁、碳酸氢锶、碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、碳酸锶、乙酸钙、乙酸 钡、乙酸镁、乙酸锶、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸锶和各自的油酸盐。这些盐可以 单独使用或以组合形式使用。
[0087] 在特别优选的实施方案中,所述盐选自碱金属盐和羧酸的鱗盐。
[0088] 在一个优选的实施方案中,所述盐衍生自羧酸。
[0089] 所述有机盐或无机盐优选以基于所述硅氧烷和所述有机盐或无机盐的总重量的 0.5-1000 ppm、更优选1-100 ppm、且最优选1-10 ppm的量使用。优选地,所述有机盐或无机 盐以基于所述硅氧烷、所述聚碳酸酯和所述有机盐或无机盐的总重量的0.0005-5 mmol/ kg、更优选0.001-1 mmol/kg、和最优选0.001-0.5 mmol/kg的量使用。
[0090] 在一个优选的实施方案中,所述有机盐或无机盐是钠盐,优选羧酸的钠盐,并且优 选以使得在所得的聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段共缩合物中的钠含量基于聚硅氧烷-聚碳酸酯 嵌段共缩合物的总重量为至少50 ppb、优选至少80 ppb、更优选至少100 ppb、且特别是至 少150 ppb的量使用。
[0091] 在一个优选的实施方案中,所述有机盐或无机盐是钠盐,优选羧酸的钠盐,并且优 选以使得在所得的聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段共缩合物中的钠含量基于聚硅氧烷-聚碳酸酯 嵌段共缩合物的总重量在0.1 ppm-1000 ppm、优选0.2-100 ppm、更优选0.3-10 ppm、且特 别是0.4-5 ppm的范围内的量使用。所述共缩合物的钠含量可以通过例如采用火焰原子化 的原子吸收光谱来测定。
[0092] 所述有机盐或无机盐可单独使用或作为混合物使用,并以物质形式或作为溶液加 入。在一个优选的实施方案中,所述无机盐或有机盐以含所述硅氧烷和有机盐或无机盐的 混合物的形式加入。优选地,通过混合所述硅氧烷和有机盐或无机盐和任选一种或多种具 有最多30个、优选最多20个碳原子以及至少一个杂原子(优选选自0、N和S)的极性有机化合 物并且任选地将混合物加热至例如50°C-300°C的温度直到它变得澄清,然后冷却至室温来 获得混合物。所述极性有机化合物可以在将所述混合物添加到聚碳酸酯之前或之后除去, 优选通过蒸馏除去。
[0093] 合适的极性有机化合物选自有机酮类、酯类和醇类。醇类,特别是具有最多20个碳 原子的伯醇,例如1-辛醇、1-癸醇、2-乙基己醇、1-十二烷醇、1,2_辛二醇、苄醇、乙基己基甘 油和油酰醇是特别优选的。优选地,所述极性有机化合物具有低于300°C的沸点(在1.013巴 下)。
[0094] 用于制备根据本发明的嵌段共聚碳酸酯的方法可以连续地或分批进行,例如在搅 拌槽、薄膜蒸发器、串级型搅拌槽(stirred tank cascade)、挤出机、捏合机和简单圆盘反 应器中。可以从一开始将原料共混在一起并且熔融。此外,还可以彼此分开地添加原料。例 如,按照本发明使用的聚碳酸酯可以首先熔融,并且按照本发明使用的硅氧烷组分可以稍 后添加。这可以例如通过用合适的栗或经由喷洒在聚碳酸酯上的颗粒计量加入液体来完 成。可以在任何时间添加催化剂,优选在反应开始时或熔融之后以游离形式或以母料的形 式添加催化剂。可以在空气下实现熔融,但优选在保护性气氛如氮气或氩气,或同样优选在 降低的压力下实现熔融。
[0095] 在上文指定的温度和压力下实现反应。优选剪切反应混合物。这可以通过在槽中 快速搅拌或借由适当的混合元件如静态混合器、在挤出机螺杆上的混合元件等
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